热力学基本概念和基本定律.pptxVIP

物理化学

PhysicalChemistry

01

《工科大学化学》，张平民等，湖南教育出版社

03

《物理化学》，天津大学物理化学教研室，宋世谟等，高等教育出版社

02

《物理化学》，南京大学物理化学教研室，傅献彩等，高等教育出版社

04

《物理化学》，胡英等，高等教育出版社(面向21世纪课程教材)

参考书

绪论

物理化学研究内容及对象

什么叫物理化学?

化学反应常伴有物理性质的变化，如体积、压强、热、电、光效应。

物理因素的变化（T、p、c、光照、磁场、微波、超声波）可能引起化学反应的变化。

微观物理运动状态（分子中电子运动、原子转动与振动,分子中原子间的相互作用）直接决定物质反应性质及反应能力。

一些物理现象反映化学本质。

STEP5

STEP4

STEP3

STEP2

STEP1

什么叫物理化学?

从化学现象与物理现象的联系去寻找化学变化的规律性,即用物理的理论和实验方法来研究化学的一般理论问题，即化学反应过程：

能量的转换

方向、限度

速率、机理

2.物理化学的研究内容

科学体系

化学热力学和统计热力学：研究化学变化的方向和限度、能量变化——平衡性质

化学动力学：化学反应的速率和机理

物质结构：研究物质结构（微观,化学键）与化学性能（宏观）的关系，称结构化学

研究对象

电化学反应性质——电化学

溶液性质——溶液化学

表面性质——表面化学

胶体性质——胶体化学

T=298K，Ka=1.9103

T=773K，Ka=3.810-3（最大产量）

化学热力学：低温高压

化学动力学：高温高压催化剂(低温高压下反应速率很小)

1

2

例：

本期内容：化学热力学

1)热力学第一定律

2）热化学

3）热力学第二定律

4）热力学第三定律

5）热力学势函数和基本方程(第2章)

6）溶液热力学及活度(第3章)

7）化学反应热力学及化学平衡(第4章)

8）相平衡热力学与相图(第5章)

热力学基本概念和基本定律

(第1章)

B

D

A

C

E

化学动力学(第7章)

电池反应热力学——电化学（第9章）

表面化学与胶体化学基础（第11章）

电解质溶液——电化学（第8章）

电极过程——电化学（第10章）

下期内容：

1

物理化学研究方法

2

一般方法：一般自然科学研究方法

现象

5

演绎:一般个别

4

归纳：个别一般

3

实验假设或建立模型

新实验验证

2.特殊方法

1）宏观（唯象）

热力学方法

状态函数法：始态末态GT，P=G末态G始态

理想模型法：理想气体、理想溶液、卡诺循环、可逆过程

动力学方法：速率方程动力学方程

2）微观

量子化学：电子运动化学键物理化学

统计力学：单个（少量粒子）大量粒子

大量粒子微观运动宏观表现

微观动力学：分子反应动力学、过渡态理论

三、如何学好物理化学

兴趣：物质（体系）发生过程→物理化学原理

基本概念:状态函数,强度性质,容量性质，热力学能，焓,熵，Gibbs自由能，Helmholtz自由能

理想模型：理想气体，理想溶液，卡诺循环,可逆过程，实际过程加以校正

了解推理过程，掌握公式应用条件

习题、实验

多次反复学习，加深理解

注意与无机化学讲述的内容相联系

要求：

分析问题、解决问题的思路与方法！

期末考试！

作业、实验、期中考试（习题课）、笔记

“授人以渔”！

严格掌握热力学的一些基本概念和三个基本定律（热力学第零定律）；

1

熟悉基本概念和定律的简单应用；

2

了解热力学的科学框架。

3

本章要求：

第一章热力学基本概念和基本定律

第一章热力学基本概念和基本定律

1化学热力学的科学框架

概述

问题：

一定条件下，过程能否自动进行

一定条件下，过程的限度及最大产量

过程的能量转换（热、功等）。

热力学内容：三个经验定律（热力学第零定律）

热力学第一定律：第一类永动机不可能，对过程能量转换进行计算。

热力学第二定律：第二类永动机不可能，判断过程进行方向、限度、化学平衡、相平衡。

热力学第三定律：绝对零度不可能用有限手段达到。

例：

热力学：3107Pa,773K最大产量26%，放热

热力学特点：

热力学特点：

1)经验性的

2)不涉及物质的微观结构，不能说明过程发生的根本原因,为宏观经验定律

3)肯定不足，否定有余。

热力学指出某条件下不能进行的过程H2O→H2+O2

（光照、电化学过程）

热力学指出某条件下能进行的过程

H2+O2→H2O（高温高压、催化剂）